Ст. 8 (1-7) 1. Симетрія - властивість об'єкта відтворювати себе при певних трансформаціях, які називаються операціями симетрії. Відсутність симетрії називають асиметрією.

Симетрія означає процес існування та становлення тотожних моментів, за певних умов й у певних стосунках між різними й протилежними станами явищ світу.

Просторова симетрія( характеризує фіз. об'єкти)поділяється:

• симетрію просторового перенесення

• симетрію щодо перенесень у часі

• симетрію щодо повороту системи як цілого в просторі

• симетрію щодо рівномірного руху опо прямій

Суть симетрії часу: встановлює рівномірність ходу часу, що у всякий час відносна швидкість всіх процесів у природі однакові.

*Особливим видом симетрії є ізотропність — незалежність властивостей фізичної системи від напрямку, однорідність — незалежність властивостей фізичної системи від точки простору. 2. Матерія та її єдність із законами симетрії Матерія - основа буття, яка проявляється у всій різноманітності і багатогранності об’єктів, процесів, явищ мікро-, макро- і мегасвіту. Існує в русі, розвитку та взаємоперетвореннях. 3. Чотири типи взаємодії та їх характеристики В природі за сучасними даними є лише чотири типи фундаментальних взаємодій:

Гравітаційна взаємодія: найслабша із фундаментальних взаємодій, однак її характерною особливістю є те, що тіла, які мають масу, завжди притягаються одне до одного. Гравітація є причиною земного тяжіння. Законами гравітації визначається рух Місяця навколо Землі і Землі та інших планет навколо Сонця.

Слабка взаємодія: найвідомішим її проявом є бета-розпад і пов'язана з ним радіоактивність. Взаємодія названа слабкою, оскільки напруженість відповідного їй поля в 10¹³менша, ніж у полів, що утримують разом ядерні частинки (нуклони і кварки) і в 10¹⁰менша за кулонівську на цих масштабах, проте значно сильніша ніж гравітаційна. Взаємодія має короткий радіус дії і проявляється лише на відстанях порядку розміру атомного ядра. Вважається, що вона характерна для кварків і лептонів

електромагнітна взаємодія:  поширюється у формі електромагнітного поля, що складається з векторних безмасових квантів — фотонів. Завдяки нульовій масі фотонів взаємодія є далекодіючою; прикладом електромагнітної взаємодії на великій відстані є прийом випромінювання галактик і квазарів на відстанях у мільярди світлових років. В електромагнітній взаємодії беруть участь кварки і лептони, що мають електричний заряд. Електромагнітна взаємодія відповідає за притягання електронів до ядер атомів, а тому відповідає за формування атомів та молекул і за їхні властивості. Проявом електромагнітної взаємодії є також світло - потік фотонів.

сильна взаємодія(ядерна): найпотужніша із взаємодій, проявляється на малих відстанях (10-15 м, відстані співмірні з розміром ядра атома), пов'язує разом кварки, об'єднуючи їх в адрони, а також пов'язує протони і нейтрони в ядрі атома.

4. Взаємозв’язок простору і часу Просторові й часові співвідношення пов'язані між собою. Їх єдність виявляється в русі матерії; найпростіша форма руху - переміщення — характеризується величинами, що являють собою різні співвідношення між простором і часом (швидкість, прискорення). Усі ці співвідношення вивчає кінематика. Сучасна фізика виявила більш глибоку єдність простору й часу, що виражається в спільній закономірній зміні просторово-часових характеристик систем залежно від руху останніх, а також у залежності цих характеристик від концентрації мас у навколишньому середовищі. 5. Симетрія фізичних законів Симетрія закладена в основі всіх фундаментальних законів фізики: закону збереження імпульсу як наслідку однорідності простору; закону збереження моменту імпульсу як наслідку ізотропії простору; закону збереження енергії як наслідку однорідності часу; закону збереження швидкості центру мас (наслідок ізотропії простору-часу). 6. Симетрія законів збереження

Між законами збереження і законами симетрії існує глибокий звзок: кожному перетворенню симетрії відповідає фізична величина, яка зберігається, перевірка законів збереження є перевіркою фундаментальних властивостей простору-часу.

*Закони збереження:

імпульсу: повний імпульс системи матеріальних точок зберігається, тобто не змінюється з часом

маси: сума мас тіл, що взаємодіють, не змінюються зчасом

моменту імпульсу:момент імпульсу системи матеріальних точок, яка рухається в центральному силовому полі, відносно силового центра залишається сталим.

енергії: повна механічна енергія системи, на яку діють тільки консервативні сили, зберігається, тобто не змінюється з часом. 7. Фізична картина світу …Однією з основних особливостей елементарних частинок є їх універсальна взаємозалежність і взаімопревращаемость. У сучасній фізиці основнимматеріальним об'єктом є квантове поле, перехід його з одного стану в інший змінює число частинок.  Остаточно затверджуються подання про відносність простору і часу, залежність їх від матерії. Простір і час перестають бути незалежними один від одного і, відповідно до теорії відносності, зливаються в єдиному чотиривимірному просторово-часовому. континуумі. 

ст. 15 (1) 1. Місце фізики у сучасному житті Фізика - основа сучасної техніки і багатьох сучасних виробництв та технологій.

Механізація виробництва і електроенергетика, нові матеріали і речовини, надточні вимірювання і фізичний неруйнуючий аналіз, ядерна технологія і енергетика, надточні технології - це далеко не повний перелік галузей сучасного виробництва, корені яких закладені в фізиці. Фізика розкриває загальні закони і закономірності природи, встановлює зв'язки між явищами природи, а спеціальні науки доводять їх до конкретного технологічного втілення.

Знання законів природи, які вивчає фізика, вміння пояснювати явища природи, вільно орієнтуватися в яскравій і швидкій круговерті природних явищах - невід'ємна ознака і риса сучасної освіченої людини. Це визначає не лише її фахову підготовку, не лише забезпечує активну участь в суспільному виробництві, але і визначає інтелектуальний рівень людини в суспільстві. Тож не дивно, що усі економічно розвинуті країни світу надають великої уваги вдосконаленню системи фізичної освіти.

Чорнощок

3. Головна задача механіки полягає у вивченні властивостей механічних систем, і, зокрема, у з'ясуванні їх еволюції в часі (визначення положення тіла у будь-який момент часу). Будучи одним з класів фізичних систем, механічні системи за характером взаємодії з оточенням поділяються на ізольовані (замкнуті), закриті та відкриті, за принципом зміни властивостей у часі - на статичні і динамічні.

Систе́ма ві́дліку — сукупність нерухомих одне відносно іншого тіл, відносно яких розглядається рух, і годинників, що відраховують час. Це одне з найважливіших понять, яке характеризує пізнавальний процес у фізиці. При вивченні фізичних систем і законів їх взаємодії необхідно встановити спосіб визначення положення, яке займає кожна система, і спосіб відліку моменту часу, який відповідає цьому положенню. Оскільки руху окремо взятого предмета не існує, то і його положення в певні моменти часу можна встановити тільки відносно якихось тіл, які в такому разі вважають за вихідні. Система відліку складається з вихідного тіла відліку (яке може довільно рухатися), пов'язаної з ним системи координат (напр., координатних осей х, у, z) з обраним початком для відліку просторового положення і з фіксованим початковим моментом для відліку часу, а також з відповідних вимірювальних засобів, зокрема масштабів і годинників.

Система координат — спосіб задання точок простору за допомогою чисел. Кількість чисел, необхідних для однозначного визначення будь-якої точки простору, визначає його вимірність. Обов'язковим елементом системи координат є початок координат - точка, від якої ведеться відлік відстаней. Іншим обов'язковим елементом є одиниця довжини, яка дозволяє відраховувати відстані. Всі точки одновимірного простору можна задати при обраному початку координат одним числом. Для двовимірного простору необхідні два числа, для тривимірного - три. Ці числа називаються координатами.

4. Матеріа́льна то́чка (МТ) — в фізиці, зокрема в механіці, тіло, розмірами якого можна знехтувати в умовах даної задачі.

МТ у просторі треба мати систему відліку, а саме: тіло відліку, яке ми вважаємо за нерухоме, систему координат, зв'язану з цим тілом, та спосіб, прилад для вимірювання часу.

Ра́діус-ве́ктор— вектор, проведений з початку координат до даної точки. Радіус-вектор повністю визначає положення точки в системі координат, а компоненти радіус-вектора відповідно дорівнюють координатам точки. Наприклад, в просторовій декартовій системі координат, компоненти радіус-вектора дорівнюють декартовим координатам x, y, z точки.

5.Кінематичні рівняння поступального і обертального рухів.

Поступальним рухом твердого тіла називається такий його рух, при якому довільна пряма проведена у тілі рухається паралельно до свого початкового положення.

Обертальним рухом твердого тіла навколо нерухомої осі називається такий рух, при якому дві точки тіла залишаються нерухомими у процесі його руху.Віссю обертання твердого тіла називається пряма, яка проходить через ці дві нерухомі точки.

6. Рух - це зміна положення тіла відносно інших тіл у просторі.

Рух — поняття, яке використовується для позначення будь-яких змін, які відбуваються у Всесвіті.

Рух (фізика) — зміна положення кого-, чого-небудь унаслідок обертання, коливання, переміщення.

Основні характеристики руху:

• Вектор переміщення характеризує зміну положення матеріальної точки за проміжок часу

= = ;

• Швидкість

• Прискорення

Миттєва швидкість тіла - це його середня швидкість за такий малий відрізок часу, який включає цей момент, що протягом цього відрізка рух тіла можна вважати рівномірним. В такому випадку швидкість визначається як відношення відстані до часу:

,

Середня швидкість довільного руху за інтервал часу  — це векторна величина яка вказує на відстань пройдену за одиницю часу

,

де  — переміщення тіла за час

*Миттєва швидкість нерівномірного руху — це вектор в точці, який є границею середніх швидкостей, коли інтервал часу прямує до нуля. Це відношення переміщення матеріальної точки за інтервал часу, коли цей інтервал прямує до нуля, тобто похідна:

.

Вектор швидкості спрямований по дотичній до траєкторії руху.В свою чергу, похідна від швидкості дає миттєве прискорення тіла у момент часу t.

­­­­­­­­­­­­­­­­Приско́рення — векторна фізична величина, похідна швидкості за часом, за величиною дорівнює зміні швидкості тіла за одиницю часу.

Тангенціальне і нормальне(доцентрове) прискорення

Напрямок прискорення не завжди збігається із напрямком швидкості. В загальному випадку вектор прискорення утворює з вектором швидкості деякий кут і розкладається на дві складові. Складова вектора прискорення, яка направлена паралельно до вектора швидкості, а, отже, вздовж дотичної до траєкторії, називається тангенціальним прискоренням.

Складова вектора прискорення, що направлена перпендикулярно до вектора швидкості, а, отже, вздовж нормалі до траєкторії, називається нормальним(доцентровим) прискоренням.

. (Перший член у цій формулі задає тангенціальне прискорення, другий — нормальне, або доцентрове.)

*Зміна напрямку одиничного вектора завжди перпендикулярна до цього вектора, тому другий член в цій формулі нормальний до першого.У випадку обертання тіла по колу зі швидкістю, що не змінюється за модулем, вектор прискорення перпендикулярний до вектора швидкості.

­­­­­­Одиниці виміру:

Швидкість( ) (точніше її абсолютна величина) - [м/с]

Прискорення ( ) - [с²]

7. Види руху

У фізиці розглядають різні види руху:

• поступальний - рух тіла, при якому всі точки тіла або системи матеріальних точок переміщуються паралельними траєкторіями.

В класичній механіці поступальний рух задовільняє рівнянню

,

Де

Надалі знаки векторів можна не записувати, оскільки рух одновимірний. Тіло вважатимемо матеріальною точкою з масою m. У нашому випадку діє єдина сила — пружна повертаюча сила F_пр. Згідно із законами Гука при малих зміщеннях сила пружності прямо пропорційна до зміщення: F_пр = -kx

Знак «мінус» означає, що сила направлена в бік, протилежний зміщенню. Коефіцієнт пропорційності k називається коефіцієнтом жорсткості пружного елемента. Маса m стала, і тому

або

Поділивши обидві частини рівняння на масу m і позначивши

дістанемо диференціальне рівняння вільних незгасаючих коливань

.

Загальний розв'язок цього лінійного диференційного рівняння другого порядку відомий:

x = A cos (ω₀t + φ₀)

• коливальний-рух, при якому тіло повертається до початкового стану(Якщо це відбувається через однаковий проміжок часу — період Т, то коливання називають періодичними.)

Рівняння коливань, тобто рівняння, що описує залежність зміщення х від часу t, можна, знайти використовуючи закони механіки. За другим законом динаміки швидкість зміни імпульсу дорівнює сумі всіх сил, які діють на тіло:

• обертальний- рух по будь-якій криволінійній траєкторії

Приклад такого руху - обертання тягарця на мотузці. Траєкторія точки лежить в площині, яку називають площиною обертання. Якщо v - швидкість матеріальної точки, то вона рухається з прискоренням

.

Звідси можна знайти зв'язок між швидкістю й прикладеною силою

.

При такому обертанні миттєва швидкість матеріальної точки завжди направлена вздовж дотичної до траєкторії.

Якщо розглядати матеріальну точку і в'язь, яка сполучає її з центром обертання, як єдину механічну систему, то можна ввести кутову швидкість обертання.

.

Кутова швидкість загалом є вектором, направленим вздовж перпендикуляра до площини обертання. Цей напрям задає вісь обертання. Рівняння руху записується через кутову швидкість у вигляді

.

Енергія матеріальної точки, що рухається по колу,

де   - момент інерції матеріальної точки. Сила, під дією якої точка рухається по колу направлена перпендикулярно до швидкості і не виконує роботи.

Момент інерції матеріальної точки направлений вздовж вектора кутової швидкості

.

8.

Cт.22